半干法烟气脱硫产物资源化利用初探

由于烧结烟气工况的特殊性,半干法脱硫将会在该领域得以大面积推广,由此产生的大量脱硫产物的资源化应用成为非常紧迫的任务。文章以SDA及CFB半干法脱硫产物为主要研究对象,研究了此脱硫产物与钢厂矿渣微粉复合后作为新型混凝土掺合料的可行性。实验研究了半干法脱硫产物-矿渣复合掺合料的基本性能。试验结果表明,矿渣粉中掺入适量半干法脱硫产物是可行的,利用钢厂产生的矿渣能够实现资源化利用半干法脱硫产物的目的。     

电炉钢渣微粉取代粉煤灰配制高钛重矿渣混凝土的试验研究

以攀枝花钢渣微粉为研究对象,分析研究了用其取代或部分取代粉煤灰作为混凝土掺和料的可行性和经济效益,并按50%、75%、100%的取代率取代粉煤灰配制强度等级为C30、C40的高钛重矿渣混凝土,测定其拌合物工作性能及28、192 d抗压强度,并与不掺钢渣微粉的全粉煤灰高钛重矿渣混凝土对比分析。结果表明:钢渣微粉达到用于混凝土掺合料的相关指标要求,可作为掺合料应用到高钛重矿渣混凝土中且具有良好的经济效益;按实际生产用高钛重矿渣混凝土配合比设计强度为C30时,各取代率下高钛重矿渣混凝土拌合物工作性能良好且强度富余值较大,其中50%取代率下效果最好;当在原配合比下降低水泥强度等级时,各取代率、不同设计强度的高钛重矿渣混凝土28 d实测强度略低于设计强度,但后期强度增长较大,其中50%取代率下、设计强度为C30的高钛重矿渣混凝土192 d强度超过39 MPa,且工作性能良好,可用于非结构部位或对前期强度要求不高的构筑物。     

锰铁合金渣用于绿色生态水泥的研究

锰铁合金渣具有潜在的水硬性和火山灰性，可用作混凝土掺合料和水泥混合材料。本文对锰铁合金渣和矿渣微粉混掺用于绿色生态水泥进行了研究，通过XRD和SEM分析水化产物表明，随着锰铁合金渣掺入量的提高，水泥水化延迟，但在水泥水化后期锰铁合金渣活性完全发挥出来后，掺加40％锰渣的水泥强度和结构与其它水泥相比差别不大。     

含钢渣的低熟料混凝土耐久性及水化机理研究

研究了不同钢渣掺量对C40低熟料胶凝材料混凝土的碳化、电通量、抗冻等耐久性的影响,结果表明,钢渣掺量为15%时,混凝土碳化深度最小,抗碳化等级为T-Ⅳ;抗氯离子渗透和抗冻性能在钢渣掺量为10%时最佳,分别达到Q-Ⅴ和F275等级。采用XRD、IR和SEM等手段分析了10%钢渣掺量的低熟料胶凝材料水化机理,结果表明,胶凝体系主要水化产物是水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt);水泥熟料和钢渣先后水化,产生的OH-维持体系的碱性环境,使矿渣中的硅(铝)氧四面体逐渐解离,在SO2-₄的共同作用下形成C-S-H凝胶和AFt;矿渣和钢渣的水化相互促进,使胶凝体系在后期仍然产生大量水化产物,为混凝土后期强度和密实度的提高起到了重要作用。     

碱激发黄金尾矿制备胶凝材料的试验研究

基于黄金尾矿资源化利用这一目标，开展了以碱熔后的黄金尾矿和高炉矿渣为原材料制备胶凝材料的试验研究。研究了高炉矿渣掺量对所制备胶凝材料凝固时间、抗压强度、物相组成及水化产物的影响。结果表明：添加高炉矿渣可以显著缩短材料的凝固时间，增加其抗压强度，并且添加30%高炉矿渣时效果最优，28 d抗压强度可达到14.05 MPa。掺入高炉矿渣后，碱激发胶凝材料的水化产物以水化硅酸钙(CSH)和水化硅铝酸钠(NASH)为主。     

固废基充填胶凝材料配比分步优化及其水化胶结机理

充填体强度对安全高效采矿至关重要,而胶凝材料是获得高强度充填体的关键.本文以工业固废为原料,首先借助D-optimal设计方法通过建立强度回归模型和因素影响分析得到矿渣激发剂最佳配比,然后通过矿渣掺量优化试验获得最佳矿渣掺量,进而获得胶凝材料完整配比;并以水泥为参照,借助X射线衍射仪和扫描电镜从水化产物和充填体微观结构揭示充填体强度形成机制.结果表明：（1）激发剂各组分对矿渣敏感顺序为：氢氧化钠﹥熟石灰﹥脱硫石膏﹥硫酸钠,且相互之间存在不同程度的交互作用;（2）在最佳质量配比（矿渣85.00%,熟石灰8.03%,硫酸钠3.96%,脱硫石膏1.85%,氢氧化钠1.16%）下,可获得超过单一水泥3.5倍的早期(1～3 d)强度和2倍的后期(7～28 d)强度;（3）高强度充填体的形成主要与水化产物钙矾石（AFt）和C–S–H有关,钙矾石在早期快速成核与生长,形成有效物理填充作用是形成较高早期强度的主要原因,后期强度则得益于不断累积的C–S–H的包裹黏结作用,使充填体结构进一步致密化.使用该固废基胶凝材料有助于矿山安全采矿;工业固废质量占比86.85%,协同解决了尾砂、矿渣、脱硫石膏等固废;...     

宝钢钢渣微粉及其胶凝材安定性和相容性研究

在研究宝钢钢渣微粉的化学成分及其矿物相组成X射线分析的基础上,通过压汞法测定了矿渣微粉与钢渣微粉的孔结构数据,分析了钢渣微粉孔结构特性和分布情况,比较了矿渣与钢渣微粉显微的照片形貌;对掺30%钢渣微粉的钢渣水泥进行了压蒸法安定性试验;以不同厂家水泥为基准,并采用四种不同类别的外加剂,对掺加30%钢渣粉进行了凝结时间和强度、塑性扩张度等水泥及外加剂相容性对比试验,提出了宝钢钢渣微粉可以作为水泥混凝土掺合料利用的技术可行性。     

矿渣-硅灰协同强化钢渣水化反应机理

 强化钢渣水化过程、激发钢渣胶凝活性对提高钢渣资源利用率具有重要意义。选取矿渣、硅灰作为复合激发剂,采用正交试验设计方法,研究钢渣粒度、矿渣与硅灰添加量对钢渣胶凝活性的影响,并针对钢渣胶凝试块3 d、28 d水化产物进行表征分析以揭示矿渣、硅灰协同强化钢渣水化的机理。正交试验结果表明,硅灰由于其高反应活性能够有效促进钢渣3 d龄期的水化,而矿渣中玻璃相的潜在活性使其对钢渣28 d龄期的水化影响更加显著,当硅灰添加量为2%、矿渣添加量为15%时,钢渣的3 d、28 d胶凝活性分别提高18.34%、28.26%;XRD、TG-DTA和SEM分析结果表明,硅灰的晶种效应、火山灰效应和微集料填充效应与矿渣中活性相对较高的铝氧四面体在钢渣高碱性的液相体系中能够协同强化水化反应,使复合胶凝体系中生成更多的C-S-H凝胶和AFt晶体,C-S-H凝胶紧密包裹AFt晶体,两者交错生长形成复杂密实的网络结构,从而提高胶凝材料的力学性能,达到激发钢渣胶凝活性的目的。将钢渣、矿渣、硅灰复合掺合料应用到混凝土中,结果表明,当复合掺合料替代水泥20%时混凝土力学性能和抗碳化性能均得到最大限度提升,其中3 d、28 d力学性能相比纯水泥混凝土分别提高31.53%、25.88%,3 d、28 d抗碳化性能相比纯水泥混凝土分别提高18.75%、24.11%。     

钢渣对高炉矿渣混凝土活性影响的试验研究

研究了不同配比钢渣对高炉矿渣混凝土活性的影响。结果发现,钢渣微粉掺量不大于20%(质量分数)的复合粉,活性指数能满足S95级矿渣微粉标准,不降低产品性能。在胶凝材料中复合粉质量分数为20%～40%时,使用20%的钢渣微粉与80%的矿渣微粉复合,7天的活性指数达到75%以上,28天的活性指数达到98%以上,效果好于单纯使用矿渣微粉。     

利用钒钛磁铁矿尾矿制备高强度混凝土的试验研究

为综合利用承德地区的钒钛磁铁矿尾矿,以该尾矿为主要原料,制备了高强混凝土制品,研究了尾矿细度、尾矿及减水剂掺入量对样品抗压强度与流动度的影响,分析了样品的组成与结构,检测了其耐硫酸盐侵蚀性能与抗渗透性能。结果表明:添加尾矿降低了样品早期的抗压强度,增大尾矿与减水剂掺入量,减小尾矿的粒径,样品的28 d抗压强度呈先升后降的变化趋势,适当提高尾矿细度与增大减水剂掺入量可提高水泥砂浆的流动度。当尾矿、水泥、高炉渣、石膏与减水剂的掺入量分别为60%、24%、12%、4%与1%,尾矿的细度为-0.074 mm粒度占80.44%时,混凝土制品的28 d抗压强度高达90.2 MPa,满足《高强混凝土结构技术规程》中C50～C80等级的要求。XRD和SEM分析结果表明:制品养护28 d后,生成了针板状的托勃莫来石,针状的钙矾石及无定形态的水化硅酸钙等产物,水化硅酸钙凝胶紧密胶结粗粒骨料,赋予制品较高的抗压强度、优异的耐硫酸盐侵蚀性能与抗渗透性能。     

利用钢渣、矿渣生产全尾砂充填胶凝材料

 以机械研磨和化学激发相结合的方法提高钢渣和矿渣的胶凝活性,利用脱硫石膏、氯化钙、电石渣等助剂合理调控水化产物,强化水化过程,开发了一种以钢渣、矿渣为主要成分的全尾砂充填专用胶凝材料。胶凝材料适宜的物料配比为,钢渣35.5%、矿渣35.5%、硅酸盐水泥10%、矿物调控剂19%,胶凝材料28 d抗压强度达到29.47 MPa。适当调整物料配比,可以得到满足不同采空区充填要求的胶凝材料：胶凝材料与尾砂比为1[∶]5～1[∶]10,料浆浓度为70%,充填体28 d,抗压强度达1.0～2.8 MPa。借助XRD、SEM对胶凝材料水化产物和强度调控机理进行了分析,结果表明,对胶凝体系强度起到关键作用的物质为水化C-S-H凝胶和不同类型的高水产物（如AFt）。调控剂的合理搭配,强化了钢渣、矿渣水化过程,优化了水化产物构成。     

钢渣尾泥制备超高性能混凝土

采用机械活化与多固废协同反应技术,利用钢渣尾泥的胶凝性质与细集料特性,协同其他工业固废制备超高性能混凝土(简称UHPC),实现钢渣尾泥的高掺量、高附加值利用。探讨了钢渣尾泥掺量、矿渣与石膏质量比、单方用水量、养护温度等对超高性能混凝土强度性能的影响。结果表明,在钢渣尾泥掺量60%、矿渣和脱硫石膏的质量比4、单方用水量210 kg、养护温度50℃、钢纤维体积掺量5%时,UHPC试块28 d抗压强度可达140 MPa以上,抗折强度可达35 MPa以上。借助X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DSC)测试方法,研究了钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏体系的水化硬化特性,随着反应的不断进行,水化产物钙矾石和C-S-H凝胶强度物质的生成数量不断增长。     

烧结半干法脱硫副产物资源化利用之路

介绍了烧结半干法脱硫副产物产生及其综合利用的背景,分析了烧结半干法脱硫副产物的化学成分、理化性能、矿物组成、安全性能等特点.详述了以烧结半干法脱硫副产物作为混凝土掺合料、水泥缓凝剂、三渣路基材料和粉煤灰加气砌块所进行的各类试验及其结果,提供了各种综合利用最终产品的性能指标、推荐添加比例等,并对烧结半干法脱硫副产物在综合利用中遇到的问题提出了解决的思路.     

钛矿渣-磷石膏复合制备超硫酸盐水泥试验研究

采用磷石膏、钛矿渣、熟料和硅酸钠配制了10组超硫酸盐水泥，对基体的抗压强度、水化放热、水化产物进行了研究，并对纤维增强后的抗折强度、拉伸强度和抗冲击强度进行测试。结果表明，熟料和钛矿渣均能有效提升超硫酸盐水泥的抗压强度，并能促进水化放热和二次水化反应。较优的水泥配比为磷石膏∶钛矿渣∶熟料∶硅酸钠=25∶60∶13∶2，此时抗压强度达到42.1 MPa。玄武岩纤维可显著提高超硫酸盐水泥的抗折强度和抗冲击强度，表现为：当掺入0.3%6 mm纤维时，试件的抗折强度提升了27.0%；掺入0.6%的12 mm纤维时，抗冲击强度提高了120.3%。拉伸试验结果表明，玄武岩纤维对提升水泥的极限拉伸强度不利，但能提高水泥的拉伸应变能力。     

不同矿渣水泥水化情况的微观分析

对矿渣熟料水泥和矿渣石灰水泥水化过程进行了扫描电镜(SEM)分析。结果表明:在水化的早期,主要是熟料的水化,太钢矿渣粉也出现了水化的迹象;随着水化的进行,矿渣水化加强,同时两种矿渣水泥的水化产物几乎可以把矿渣的表面全部覆盖;在28 d的水化产物中氢氧化钙更加明显,呈现的是层状,说明氢氧化钙的量在矿渣水泥中从3d到28d一直都在长大,也表明矿渣28 d以前的水化过程中,矿渣的水化速度要落后于氢氧化钙的生成速度,即矿渣的水化对矿渣水泥的水化影响主要是在水化的后期;对未水化矿渣的SEM分析表明:矿渣的玻璃体结构     

高钛重矿渣再生混凝土耐久性试验研究

将再生高钛重矿渣粗、细骨料按50%、75%、100%的取代率取代高钛重矿渣粗、细骨料制备强度等级为C20、C25、C30的高钛重矿渣再生混凝土并测定其28 d强度,采用抗氯离子渗透试验、快速冻融试验、抗硫酸盐干湿循环侵蚀试验研究其耐久性能。试验结果表明:再生混凝土实测强度随再生骨料取代率的增大而减小,各个强度等级混凝土的实测强度均能达到设计强度,但强度富余小;再生混凝土D_(RCM)值随骨料取代率及强度等级的提高而降低,最小及最大D_(RCM)值分别为2.3×10~(-12) m~2/s和3.3×10~(-12) m~2/s,耐久性推荐水平分别为好和较好;再生混凝土抗冻性能随再生骨料取代率及强度等级的提高逐渐增强,但仅有再生骨料取代率为75%、100%的C25再生混凝土及取代率为100%的C30再生混凝土达到100次冻融循环的抗冻等级;30次硫酸盐干湿循环侵蚀对再生混凝土的强度影响很小,在同一强度等级下,再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能随再生骨料取代率的升高而减小,强度等级越小,减小幅度越大。     

高炉矿渣微粉的生产和应用

简述了高炉矿渣微粉的研究和应用进展，综合论述了矿渣微粉的生产工艺和设备以及在混凝土中的应用，并对矿渣微粉市场作了分析。     

粒化高炉矿渣粉的开发及应用

利用大型球磨机、圈流系统、全钢球粉磨技术生产粒化高炉矿渣粉，产品比表面积可高达450m^2／kg以上，远优于国家标准要求。用其配制矿渣水泥或替代部分水泥配制C30砼，掺入量、替代量分别达60％和40％左右，并可改善混凝土的工作性能。     

矿渣微粉——高炉废渣的循环利用

高炉矿渣是钢铁厂高炉炼铁的副产品，经水淬急冷处理后，呈浅灰色玻璃晶体颗粒状，属于工业废渣材料。矿渣微粉是将高炉矿渣经过研磨得到的一种超细粉末，用作水泥和混凝上的掺合料，使混凝土和水泥的多项性能得到了极大的改善和提高。本文介绍了矿渣微粉的特性、用途、标准和效益、市场预测，以及掺有矿渣微粉的高性能混凝土的实际工程应用。     

掺入矿渣粉的混凝土抗硫酸盐侵蚀的研究

通过包钢厂区蓄水池的掺入矿渣粉的混凝土的研究,来表述混凝土中掺入矿渣粉效应。通过矿渣粉在砼中替代水泥质量的不百分比,砼在不同的矿渣粉掺量下的流动度、强度和抵抗硫酸盐侵蚀的能力,来评价矿渣粉在混凝土中的作用：掺入一定量的矿渣粉的混凝土,其工作性能和力学性能远远高于未掺矿渣粉的混凝土,并且在试验中找到了蓄水池混凝土中矿渣粉的最佳掺量,不仅降低了成本,而且还保证了混凝土的实用性。